【研究領域課題番号】18H02231 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

共生 / 窒素固定 / 倒木更新 / 亜高山帯林 / 北方林 / シアノバクテリア / イワダレゴケ / タチハイゴケ / 窒素固定速度 / 更新 / マツ科樹木 / 葉齢 / 単離 / コメツガ / シラビソ

【研究成果の概要】

北方林や亜高山帯林では，倒木上のコケ植物群落が針葉樹の主要な更新サイトの１つである。この群落に優占するイワダレゴケやタチハイゴケには窒素固定能をもつシアノバクテリアが着生（共生）しており，この共生が針葉樹実生への窒素供給に重要な役割を担っていると推測される。本研究では，倒木上におけるコケ植物とシアノバクテリアとの共生と窒素固定の実態を把握することを目的として，①倒木上のコケ植物群落内におけるシアノバクテリアの空間分布と窒素固定速度，②イワダレゴケへのシアノバクテリアの着生やシアノバクテリアの窒素固定速度に影響を及ぼす環境要因，③イワダレゴケに着生するシアノバクテリアの群集構造を明らかにした。

【研究の社会的意義】

日本では森林の更新や物質循環に関する多くの研究が行われてきたが，コケ植物に着生するシアノバクテリアの窒素固定については全く着目されてこなかった。本研究では，コケ植物上におけるシアノバクテリアの詳細な空間分布の解明や新たなシアノバクテリア系統の発見など，国際的にも新規性の高い成果を得ることができた。一方，北方林は，陸上生態系の中でも気候変動の影響を受けやすい場所と推測されている。シアノバクテリアによる窒素固定量は，北方林への窒素供給量の半分以上を占めると推測されていることから，本研究の成果は，今後の気候変動が北方林の更新や物質循環に与える影響を評価するうえでも重要な知見になると期待される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)

【研究分野】森林科学

【研究領域課題番号】25292083 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

内生菌 / 共生 / ジェネット / 群集構造 / Ascochyta fagi / ブナ / モミ / 菌類 / 葉内生菌 / 宿主特異性 / ヒサカキ / ヤブツバキ / Muscodor fengyangensis / マツ科樹木 / ブナ科樹木 / ツバキ科樹木

【研究成果の概要】

内生菌は，宿主植物に病気を引き起こすことなく，植物の健全な生きた組織内部に生息する菌類である。内生菌は，これまでに調査されたすべての陸上植物種で存在が確認されている普遍的な植物の共生者である。本研究では，樹木の葉内生菌の伝播・繁殖様式を明らかにするために，クマシデ，ハウチワカエデ，ヒサカキ，ブナ，モミ，ヤブツバキの葉内生菌の群集構造を調査した。また，ブナについては，葉内における内生菌種の詳細分布を調査した。さらに，ブナの葉内の優占種であったAscochyta fagiについては，マイクロサテライトマーカーを開発し，葉内におけるA. fagiのジェネットの詳細分布を明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2018-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】林学・森林工学

【研究領域課題番号】17380089 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

外生菌根 / マツ林 / 共生 / 分子生態学 / マイクロサテライトマーカー / 胞子発芽 / 外生菌根菌 / 菌類 / マツ科樹木 / ライゾトロン / 海岸林 / 根圏微生物 / 細菌 / マツタケ

【研究成果の概要】

本研究は,マツ林における外生菌根共生系の維持機構に関わる生物間のそうごさ用を分子生態学的手法により解明することを目指し,以下の成果が得られた。
1.dual-suppression PCR法を用いて9遺伝子座のアミタケのSSRマーカーを作製し,そのうちの3遺伝子座のマーカーで多型が見られた。
2.培地の活性炭処理とアカマツ無菌苗との二員培養の組み合わせにより,アミタケの胞子を効率良く発芽させることに成功した。
3.アミタケの胞子発芽が7種類のフラボノイドにより誘導されたことから,根の滲出物に存在するフラボノイドが,アミタケの胞子発芽を誘導するシグナルとして作用しているものと推測された。
4.マツ科針葉樹林に発生する日本産マツタケと,ブナ科広葉樹林に発生する中国雲南省産のマツタケについてrDNA領域の比較を行った結果,雲南省産マツタケと日本産マツタケが遺伝的に極めて近縁であることが明らかにされた。
5.二次遷移系列において,草原植生においてもアカマツに感染する外生菌根菌が存在していること,アカマツ・コナラ林の発達に伴って外生菌根菌群集の多様化が見られることが明らかにされた。
6.松枯れ被害林において,アカマツの枯死によっで菌根菌の子実体の種数および発生本数が減少すること,コナラが混交する林分において,ナカマツ枯死による菌根菌種数の減少が抑制されることが明らかにされた。
7.50年生アカマツ成木から外生菌根菌フリー細根を誘導し,その根へマツタケ菌を接種することで,マツタケの外生菌根菌を形成させることができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】15,710千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】林学

【研究領域課題番号】11876034 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

根圏 / 有機酸分泌 / 環境ストレス / マメ科樹木 / マツ科樹木 / 外生菌根菌 / 共生

【研究成果の概要】

本研究では、根から根圏への分泌物のうち、特に樹木の土壌環境ストレス耐性と密接に関連すると考えられる有機酸の挙動を明らかにし、さらに共生系が有機酸分泌に与える影響を明らかにすることを目的とした。マツ科のアカマツ(Pinus densiflora)と外生菌根菌のコツブタケ(Pisolithus tinctorius)の共生系を用いて、根圏に放出される有機酸をイオンクロマトグラフィーで調べた。外生菌根菌との共生がない場合には分泌されない、あるいは分泌が少ないピークがいくつかあったが、そのうちの一つはクエン酸のピークだった。しかし、分泌されたクエン酸の根量あたりの量は、外生菌根菌との共生がない場合とある場合で大きな違いはなく、難溶性リン酸塩の可溶化に貢献するものかどうかは明らかでなかった。また逆に、外生菌根菌との共生がある場合に分泌が少ないピークがいくつか認められた。この中にはシュウ酸、リンゴ酸、コハク酸のほか、未同定のピークがあった。アルミニウム過剰やリン酸欠乏のストレスに対する、これらの分泌物質のピークの変動および樹木の成長評価についての実験は現在継続中である。マメ科樹木の土壌環境ストレスに対する反応についての実験は、土壌からの低分子有機酸の回収方法の確立を現在試みているところである。

【研究種目】萌芽的研究

【研究期間】1999

【配分額】1,900千円 (直接経費: 1,900千円)